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            軟件水平考試網(wǎng)絡(luò)工程師復(fù)習(xí)指導(dǎo):主干網(wǎng)

                、寬帶IP技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)

                1 IP  Over  ATM

              IP Over ATM技術(shù)的核心問題在于它只對(duì)數(shù)據(jù)流的第一個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由地址處理,按路由轉(zhuǎn)發(fā),接著根據(jù)已計(jì)算的路由在ATM網(wǎng)上建立虛電路VC,以后的數(shù)據(jù)包沿著VC以直通(CutThrough)方式進(jìn)行傳輸,不再經(jīng)過路由器,從而將數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)速度提高到第二層交換程度。IP Over ATM的分層模型和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

              用ATM來承載IP業(yè)務(wù),大抵可以分為兩類:一類為迭加模式,另一類為集成模式 。

                1)迭加模式指的是IP網(wǎng)的尋址是迭加在ATM尋址基礎(chǔ)上的,通俗一點(diǎn)說,在迭加模式中ATM的尋址方式不是變的。IP地址在邊緣設(shè)備中映射成ATM地址,IP包據(jù)此傳向另一端邊緣設(shè)備。迭加模式的最大特點(diǎn)是在ATM網(wǎng)中不論是用戶網(wǎng)絡(luò)信令還是網(wǎng)間信令均不變,對(duì)ATM網(wǎng)來說IP業(yè)務(wù)只是它承載的業(yè)務(wù)之一,ATM的其它功能照樣存在,不受影響。最典型的迭加模式有局域網(wǎng)仿真(LANE)、經(jīng)典地在ATM上傳送IPCIP OAclassical IP over ATM)和ATM上的多協(xié)議(MPOAmultiprotocol over ATM)等

              2)集成模式指的是將IP網(wǎng)設(shè)備和ATM網(wǎng)設(shè)備集成在一起。在集成模式中,ATM網(wǎng)的尋址已不再是獨(dú)立的,將受到IP網(wǎng)設(shè)備的干預(yù)。在集成模式下,IP網(wǎng)的控制設(shè)備一般可稱為IPC,它既具有傳統(tǒng)路由器的功能,能完成IP網(wǎng)的路由功能,又具有控制建立ATM虛通路的能力。IPC是一個(gè)邏輯功能塊,它可以是一個(gè)獨(dú)立的物理設(shè)備,也可以是ATM交換機(jī)中的一個(gè)功能模塊,但它是必不可少的。ATM交換設(shè)備一般仍為普通ATM交換機(jī),但已有重大的改變,最大的變化是信令(UNINNI),它們之間的信令已不再是ATM ForumITUT的信令,而是一套特別的控制方式。其目的在于能快速建立連接,以滿足無連接IP業(yè)務(wù)快速切換的要求。

              迭加模式和集成模式是按ATM信令來分類的,不能反映網(wǎng)絡(luò)的整體性能。從網(wǎng)絡(luò)整體性能角度出發(fā),ATM可以有兩種方法來支持IP over ATM。

                1ATM作為鏈路。使用ATM的永久性虛通路將地域上分離的路由器連接起來,這里ATM的永久性虛通路取代了傳統(tǒng)的專線,這種工作方式即為以ATM作為鏈路來承載IP業(yè)務(wù)。在這種工作方式中,ATM只是作為鏈路將若干路由器連起來,它不參與IP網(wǎng)的尋徑功能,因而這種IP網(wǎng)實(shí)質(zhì)上仍是一個(gè)路由器網(wǎng),不改變IP網(wǎng)的整體性能,只是提高了某些部分的傳輸速率而已。

              2ATM作為網(wǎng)絡(luò)。這種方法是ATM網(wǎng)以網(wǎng)絡(luò)形式來支持IP over ATM。在此場合下,ATM參與了IP網(wǎng)的尋徑功能。由于ATM的尋徑及其它指標(biāo)大大優(yōu)于普通路由器,因而以網(wǎng)絡(luò)形式來支持IP網(wǎng)(IP over ATM),可以顯著提高IP網(wǎng)的性能,不僅提高了傳輸速率,也大大縮短了傳輸時(shí)延。以網(wǎng)絡(luò)形式來支持IP網(wǎng)(IP over ATM)的最合理算法是MPLS。MPLS是一種拓?fù)潋?qū)動(dòng)的算法,它和無連接的IP傳輸非常適應(yīng);MPLS算法的ATM上的IP網(wǎng)是一種很好的IP網(wǎng)的組織形式,可構(gòu)成一個(gè)主干物理通信平臺(tái)多業(yè)務(wù)同時(shí)應(yīng)用的十分理想的格局,并且能從整體上提高IP的性能。

              盡管IP over ATM,特別是ATM以網(wǎng)絡(luò)形式來支持能獲得很好的網(wǎng)絡(luò)整體性能,但IP over ATM的技術(shù)進(jìn)展比較慢,尤其是MPLS的標(biāo)準(zhǔn)化工作尚需時(shí)日,這使得ATM仍不能滿足業(yè)務(wù)高速發(fā)展對(duì)帶寬的要求,從而導(dǎo)致IP over SDH技術(shù)的出現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)特別注意IP over ATMIP over SDH具有各自的適應(yīng)面。

                2 IP Over SDHSONET

              IP over ATM技術(shù)相對(duì)來說比較成熟,已在許多電信廠商的骨干網(wǎng)中得到了成功的應(yīng)用。不過,近來業(yè)界對(duì)IP網(wǎng)骨干網(wǎng)的建設(shè)提出了更新的解決方案,即跳過ATM網(wǎng)而采用IP over SDH的技術(shù),直接在SDH上構(gòu)建IP網(wǎng)。

              構(gòu)成光因特網(wǎng)的網(wǎng)元包括:光纖、激光器、EDFA、光耦合器、電再生中繼器、轉(zhuǎn)發(fā)器、光分插復(fù)用器、交叉連接器與交換機(jī)。非零色散偏移光纖(NZDSF)最適宜WDM,因其色度色散的非線性效應(yīng)小。高性能激光是WDM系統(tǒng)中最貴的器件。EDFA多數(shù)都是寬帶的,能同時(shí)放大WDM的所有波長,因?qū)ζ教乖鲆娴囊蠛芨,在?jīng)過6個(gè)左右光放大器之后就需要做一次電放大。所以,在OC-48速率,光跨度可達(dá)400km,OC-192可達(dá)250km。光耦合器是用來把各波長組合在一起和分解開來的,起到復(fù)用和去復(fù)用的作用。在長途WDM系統(tǒng)中需要電再生中繼器,再生分三級(jí):R1、R2R3。R1再生是數(shù)據(jù)透明的,并對(duì)脈沖重新成形;R2再生對(duì)脈沖重新成形,對(duì)時(shí)鐘重新定位;R3現(xiàn)生對(duì)數(shù)據(jù)分組重新形成格式。轉(zhuǎn)發(fā)器用來變換來自路由器或其它設(shè)備的光信號(hào),并產(chǎn)生要插入光耦合器的正確波長光信號(hào)。光分插復(fù)用器、光交叉連接設(shè)備在長途WDM系統(tǒng)中廣泛使用。光交換機(jī)可以使ADM和交叉連接設(shè)備作動(dòng)態(tài)配置。

              圖2是光因特網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)。光纖直接連光耦合器,耦合器把各波長分開或組合,其輸入輸出都是簡單的光纖連接器,把原波長內(nèi)的數(shù)據(jù)送給SONET/SDH設(shè)備或高性能路由器。光因特網(wǎng)最大的優(yōu)點(diǎn)之一是可以適應(yīng)IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不對(duì)稱性,不同波長上的數(shù)據(jù)速率可以不同。另一特點(diǎn)是光纖環(huán)的兩側(cè)都能使用,使路由可獲得全部帶寬,在傳大突發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)就不需要緩存,也不會(huì)有分組丟失,只有當(dāng)光纖斷裂時(shí)才會(huì)發(fā)生分組丟失。網(wǎng)內(nèi)有工作光纖和保護(hù)光纖,保護(hù)光纖中的閑帶寬在業(yè)務(wù)高峰時(shí)也可用來傳數(shù)據(jù),不會(huì)引入抖動(dòng)、時(shí)延或分組丟失;謴(fù)工作在IP層而不在物理層上完成。在光纖斷裂,對(duì)抖動(dòng)和時(shí)延敏感的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)可給以高的優(yōu)先級(jí)。使用工作光纖和保護(hù)光纖的另一優(yōu)點(diǎn)是可以建立“直通”或“旁路”波長。

              由于長途WDM系統(tǒng)的造價(jià)高,故在業(yè)務(wù)量達(dá)到足夠高之前可以使用混合光因特網(wǎng),以節(jié)省成本。大業(yè)務(wù)量的數(shù)據(jù)在光鏈路上送,小業(yè)務(wù)量的數(shù)據(jù)在ATM PVCSONET/SDH OC-x上送;蛘邇芍行墓(jié)點(diǎn)之間的大業(yè)務(wù)量數(shù)據(jù)在WDM波長上送,ATM PVCSONET/SDH OC-x則用于光纖斷裂時(shí)的業(yè)務(wù)恢復(fù)。

            3光因特網(wǎng)的好處

            首先,光因特網(wǎng)與ATM相比,ATM網(wǎng)在綜合傳送各種業(yè)務(wù)時(shí)是最優(yōu)的,但對(duì)IP業(yè)務(wù)而言,ATM不是最優(yōu)的。ATM在網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)方面有高度靈活性,易于支持VPN和各種服務(wù)類別;ATM在業(yè)務(wù)工程方面也有很強(qiáng)的能力,它允許我們?yōu)椴煌臉I(yè)務(wù)類型建立“清晰”的通道,根據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)荷、擁塞及其它情況提供各種鏈路,但付出的代價(jià)是復(fù)雜性。ATM的另一不利因素是由于SVC建立時(shí)間長而損失了帶寬利用率。因?yàn)?/SPAN>SVC的建立時(shí)間比網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)接時(shí)間長,在其建立時(shí)間內(nèi)要在SVC上傳送的數(shù)據(jù)必須緩存到SVC建立之后,故在此期間即使網(wǎng)上有容量,也無法用來傳數(shù)據(jù)。隨著帶寬越來大,SVC建立時(shí)間所代表的空閑帶寬也就越大,甚至超過了原來要傳的數(shù)據(jù)量。

            因此,如與兆兆比路由器相比,ATM過于復(fù)雜,在吞吐量方面又沒有特別改善,那么在大型骨干網(wǎng)中IP over ATM over WDM就沒有優(yōu)勢了。如果主導(dǎo)業(yè)務(wù)是IP,那么ATM網(wǎng)只能增加復(fù)雜性,使網(wǎng)絡(luò)提供者在管理方面增加成本。然而,直接把路由器和WDM光纖相連的光因特網(wǎng)卻變得更有利了。

            光因特網(wǎng)與SONET/SDH相比,SONET/SDH的一大優(yōu)點(diǎn)是它的恢復(fù)能力,但需復(fù)雜的鏈路管理。在光因特網(wǎng)中,SONET/SDH層中的復(fù)雜鏈路管理就未必需要。因?yàn)楸Wo(hù)和恢復(fù)能力是因特網(wǎng)固有的分布式存活能力的一部分,因此如果IP層能單獨(dú)承擔(dān)存活能力,就不需要在因特網(wǎng)結(jié)構(gòu)底下再設(shè)一層存活能力。另外,當(dāng)初開發(fā)SONET/SDH網(wǎng)的一個(gè)原意是使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)同步,更加牢靠。現(xiàn)在利用GPS也能經(jīng)濟(jì)地達(dá)到同步目的。而且隨著IP技術(shù)的滲透,網(wǎng)絡(luò)變得越來越能容忍定時(shí)差錯(cuò),因此可以省去SONET/SDH這一中間層。在光因特網(wǎng)中,讓路由器直接與WDM波長相連有一很大的優(yōu)點(diǎn),即路由器可在光纖環(huán)兩側(cè)使用幾個(gè)波長,對(duì)IP業(yè)務(wù)進(jìn)行負(fù)荷分擔(dān),有可能使因特網(wǎng)鏈路的帶寬利用率加倍,而增加的成本很少。萬一光纖斷路,可以把IP業(yè)務(wù)放到一條能用的光纖上去送,或者放到另一完全不同的路徑上去重新選路。由于因特網(wǎng)數(shù)據(jù)具有自相似性,故光纖斷裂的后果在數(shù)據(jù)網(wǎng)環(huán)境下不如在傳統(tǒng)電信網(wǎng)環(huán)境下嚴(yán)重,可以通過流量控制、緩存和重新選路等技術(shù)來加以補(bǔ)償。

            此外,在光因特網(wǎng)中,路由器可以建立不對(duì)稱的收發(fā)波長,來平衡出入網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)。SONET/SDH網(wǎng)在設(shè)計(jì)時(shí)總是考慮收發(fā)業(yè)務(wù)是平衡的,因此對(duì)不對(duì)稱業(yè)務(wù)流它不是最優(yōu)的。

            與基于電路交換的WDM光交換相比,在光因特網(wǎng)中,處于網(wǎng)絡(luò)邊緣的路由器,而不是處于網(wǎng)絡(luò)核心的光交換設(shè)備將成為對(duì)分組進(jìn)行選路和交換的主要智能設(shè)備。所以將來引入光交換時(shí)不必使用過于復(fù)雜的交換技術(shù),可縮短光電路的建立時(shí)間,網(wǎng)絡(luò)管理也相對(duì)簡單。

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